海風吹起 綠能永續

發布時間:107年03月27日

海域風電施工處 百座離岸風機的舵手


回顧台電公司發展風力發電的歷史,民國54年,台灣第一座風力發電實驗機組,落腳在澎湖縣白沙鄉後寮村,發電量雖只有50KW,卻寫下台灣發電史的新頁。民國90年,台電在澎湖中屯設立第一座商轉的風機,民國94年在北海岸石門設立第一座商轉的本島風機。十多年來,台電已陸續完成總裝置容量293.96MW,共169部風機,占全台風力發電裝置容量的43.8%。隨著陸上的優質風場趨向飽和,從風能更強的廣闊海面上尋找適合的風場,成為風力能源開發的新方向。面對國內無前例可循、施工技術還待整合開發的情況,台電再次承擔起領頭羊的角色,在政府的引導下,積極挑戰離岸風電開發計畫,為能源自主、低碳永續的未來家園而努力。

 

優質海上風場 能源開發新領域

        根據國際風力發電顧問公司4C Offshore在2013年所提出的調查報告,全球風況最好的前20處觀測地,台灣海峽內就佔了16處,其中9處又位在台灣沿海。之所以有如此良好的自然條件,主要是由於兩岸間的中央山脈和福建武夷山脈形成狹管效應,為台灣海峽帶來強勁的風流,而台灣沿海部分,又集中在彰化濁水溪出海口附近,高海床、淺水深的天然地形,最為適合開發海上風場。

        經過政府審慎的地質評估後,確立海上風場的開發區域,因應離岸風電龐大的工程規模,台電公司集結自身於地質、水工、結構與機電各方面的專業人員,於105年成立「海域風電施工處」,首要任務即是推動「離岸風力第一期發電計畫」,在彰化芳苑的外海離岸約7.2~8.7公里的位置,預計以裝置容量110MW,約22座風機的規模,預計在民國110年時完工,成為國內三座示範風場之一。從台電水力發電營建工程出身的海工處蔡仁俊處長說:「正所謂萬事起頭難,台灣從未有離岸風電的施工經驗,目前第一期計畫的籌備期中,所觸及到的風場位置確立、漁業權協商及相關法規設立、組織專業工作船隊、建構機具碼頭等工作,對我國來說都是全新的發展,也因此台電可說是責任重大,我們也希望藉由此次計畫,建立起屬於台灣海域的風電資料庫,以及相關的開發規範,作為未來國家能源計畫第二期潛力風場、第三期區塊開發的基石。」

 

工程規模龐大 本土資料庫是關鍵

陸上風機的建設技術在國內已是相當純熟,但當風機的架設地點轉移到海上時,施工規模及困難度可就大大的提升,準備工作從地質探勘到施工技術層面環環相扣,一點都不能馬虎。海上風機的構件相當沉重,動輒五到八百噸,風機扇片單支便長達60公尺,因此現有的碼頭,在規模、乘載力和水深等部分都需要特別加強,才有辦法支撐構件運送至碼頭後的組裝工程。其次需要有大型的船隊,包括運輸平台船、基樁平台船、安裝平台船、人員運輸船、拖船、挖泥船、拋石船等大小船隻,將風機的基樁、塔架等重件陸續運送至海上,在平台船上進行各階段施工。尤其專業的工作平台船的造價極為昂貴,全世界只有二十幾艘,若租借國外船隻,一天租金約要600萬,大小船隻加總起來一天的船隊成本便上看千萬元,考驗著工程單位對於工期進度的掌握能力,以及施工人員在操作技術與現場判斷的精準度。

        正因為工程規模龐大,工期分秒必爭,事前的環境氣候資訊蒐集極為重要。在104年時,台電於海上架設了首座由國人自建的「海氣象觀測塔」,開始蒐集風場的風速、風向、氣壓、氣溫、濕度、雨量等氣象數據,經過統整分析,建立起台灣本土風場的資料庫,包括台灣每年必有的颱風、強浪對機組造成的鹽害侵蝕、高溫高濕的天氣等天候因素對風機的影響,也都透過數據資料的蒐集,在正式動工前再三地推演討論,幫助風機的建置計畫更加妥善。

 

兼顧生態保護 結合在地漁業

        海上風機如何與海域生態結合,更是海工處在動工前一再沙盤推演的重點。在確立風場範圍之初,便再三研究如何避開附近海域中海豚的活動範圍,並規劃在施工過程,執行相關的監測與防護工作,如在打樁前的半小時,會由專業觀測員乘船於周圍海域巡視,確認沒有海豚蹤跡,才開始進行施工,並利用漸進式力道打樁。另外施工時將設置水下氣泡幕,於施工點周圍進行隔絕,降低噪音量,減少對敏感的海豚造成影響。

海上風機產生之電力,將透過電纜把電傳輸到陸地上的變電所,為了維護潮間帶生態,電纜管溝將採用水平導向鑽掘(HDD)工法,在海床下埋設管路,完整避開潮間帶表面。因應未來風場的開發區塊增加,台電也開始與各風場開發商共同規畫未來海纜鋪設的海上廊道,整合各風場的輸電設備,縮小影響的範圍。

為了更具體地使風場與當地漁業發展結合,台電更協同專家成立研究小組,調查漁民們的需求與在地海域生態,如開發牡蠣養殖試驗,研究風機基座形成人工魚礁的效果,與調查發展觀光漁業的可能性與漁民意願,讓綠電的加入,成為地方漁業發展的助力。

 

帶動產業發展 能源自主永續經營

        目前離岸風電正在國際間如火如荼地發展中,但其所需的資金與技術成本極高,只有少數技術先進國家能完全自主開發新風場。台電作為台灣最大的綜合電力業者,勇於接受挑戰,投入面對全新的能源開發領域,期盼帶動起國內相關產業的發展,畢竟從機械開發、打造船隊到碼頭建設,以及規畫施工到後續運維的專業人才培訓,每個環節都是未來台灣能源自主的重要關鍵。唯有打下扎實的產業根基,培養專業的工程人才,才能落實能源永續經營,為後人闢出一條可依循的路徑,實踐低碳家園的願景。